NOUVELLES COMPOSITIONS MINERALES UTILISABLES NEW MINERAL COMPOSITIONS FOR USE
EN TANT QUE PRECURSEURS DΗYDROXYAPATITEAS HYDROXYAPATITE PRECURSORS
APPLICATION AU RENFORCEMENT DES BETONSAPPLICATION TO THE REINFORCEMENT OF CONCRETE
La présente invention concerne de nouvelles compositions minérales utilisables pour la préparation d'hydroxyapatite, notamment sous forme de fibres. Ces compositions peuvent, en particulier, être utilisées pour le renforcement de matériaux à l'issue d'une génération in situ de fibres par hydratation.The present invention relates to new mineral compositions which can be used for the preparation of hydroxyapatite, in particular in the form of fibers. These compositions can, in particular, be used for reinforcing materials after an in situ generation of fibers by hydration.
Les fibres de structure apatite sont connues pour leurs propriétés de renfort des matériaux, notamment dans les plastiques, les matériaux biocompatibles (os, dents, ...).Fibers of apatite structure are known for their reinforcing properties of materials, in particular in plastics, biocompatible materials (bones, teeth, etc.).
L'hydroxyapatite de calcium est le nom commun donné à une famille de composés ayant des structures similaires, mais ne présentent pas nécessairement exactement la même composition chimique. Cristallographiquement, la structure apatite cristallise dans le système hexagonal. Pour l'hydroxyapatite Ca10(PO4)6OH2, la maille élémentaire, 5 c'est-à-dire l'unité de construction de base du cristal apatite) contient 10 atomes de Ca, 6 motifs PO4 et 2 motifs OH. Parmi les composés de structure apatite, nous pouvons citer, par exemple :Calcium hydroxyapatite is the common name given to a family of compounds with similar structures, but do not necessarily have exactly the same chemical composition. Crystallographically, the apatite structure crystallizes in the hexagonal system. For hydroxyapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2 , the elementary mesh, 5 i.e. the basic construction unit of the apatite crystal) contains 10 Ca atoms, 6 PO 4 units and 2 units OH. Among the compounds of apatite structure, we can cite, for example:
- les composés avec substitution partielle pour l'ion Ca2+ et/ou pour les groupements PO4 2",- compounds with partial substitution for the Ca 2+ ion and / or for the PO 4 2 "groups,
- les composés lacunaires,- the lacunar compounds,
- les composés non stoechiométriques de type Ca10_x(HPO4)x(PO4)6_xOH2-x.- non-stoichiometric compounds of the Ca 10 _ x (HPO 4 ) x (PO 4 ) 6 _ x OH 2-x type .
L'hydroxyapatite entrant dans de nombreux systèmes biologiques (eau, os, ...), sa cristallisation a été largement étudiée. Ainsi, K. Ishikawa et E.D. Eanes (J. Dent. Res., 1993, Vol.72, n°2, 474-480) met en évidence l'influence du pH sur la morphologie des cristaux obtenus : des cristaux de morphologie isotrope se développent à pH 7. En général, l'obtention d'hydroxyapatite fibreuse est liée à un contrôle des concentrations en Ca2+, PO4 3" et OH- du milieu réactionnel : ce contrôle doit définir une sursaturation bien définie par rapport au produit de solubilité de l'hydroxyapatite. M. Kinoshita et Coll. (Gypsum and Lime, n° 219, 1989, 79-87) ont ainsi pu préparer en milieu aqueux de l'hydroxyapatite fibreuse dans des milieux dilués en Ca2+ et en présence d'urée.Hydroxyapatite entering many biological systems (water, bones, ...), its crystallization has been widely studied. Thus, K. Ishikawa and ED Eanes (J. Dent. Res., 1993, Vol. 72, n ° 2, 474-480) highlights the influence of pH on the morphology of the crystals obtained: crystals of isotropic morphology develop at pH 7. In general, obtaining fibrous hydroxyapatite is linked to a control of the concentrations of Ca 2+ , PO 4 3 "and OH- of the reaction medium: this control must define a well-defined supersaturation with respect to the hydroxyapatite solubility product M. Kinoshita et al. (Gypsum and Lime, n ° 219, 1989, 79-87) were thus able to prepare fibrous hydroxyapatite in aqueous medium in Ca 2+ diluted media and in the presence of urea.
Ainsi, habituellement, cette morphologie fibreuse est obtenue dans un milieu très riche en eau permettant une maîtrise des conditions de concentration. Compte-tenu de l'état actuel de la technique, ces fibres d'hydroxyapatite ne sont pas obtenues en milieu peu riche en eau.Thus, usually, this fibrous morphology is obtained in a medium very rich in water allowing control of the concentration conditions. Given the current state of the art, these hydroxyapatite fibers are not obtained in a medium that is not very rich in water.
Une conséquence de cette contrainte technique est qu'il n'est pas envisageable de créer ces fibres in situ, dans le milieu même de l'application à renforcer par les fibres, car
la teneur en eau y est souvent faible Cette faible teneur en eau augmente, par ailleurs, considérablement les concentrations en impuretés parasitesOne consequence of this technical constraint is that it is not possible to create these fibers in situ, in the very environment of the application to be reinforced by the fibers, because the water content is often low. This low water content also considerably increases the concentrations of parasitic impurities.
Dans le cas particulier du béton, les fibres organiques ou minérales sont incorporées au mortier, lors du malaxage du liant hydraulique, de l'eau et granulats Elles apportent au béton final des propriétés mécaniques améliorées L'incorporation de ces fibres a une échelle industrielle pose différents problèmes La mise en forme du mortier nécessite des opérations délicates, d'une part, pour éviter de briser les fibres, et, d'autre part, pour l'obtention d'une pâte à rhéologie correcte afin de minimiser la quantité d'eau d'hydratation La possibilité de créer des fibres m situ, c'est-a-dire dans la composition cimentaire ou le béton lui-même serait une solution a ces problèmes de mise en forme du mortierIn the specific case of concrete, organic or mineral fibers are incorporated into the mortar, during the mixing of the hydraulic binder, water and aggregates They provide the final concrete with improved mechanical properties The incorporation of these fibers on an industrial scale different problems The shaping of the mortar requires delicate operations, on the one hand, to avoid breaking the fibers, and, on the other hand, to obtain a paste with correct rheology in order to minimize the amount of water of hydration The possibility of creating fibers m situ, that is to say in the cement composition or the concrete itself would be a solution to these problems of shaping the mortar
Pour obtenir des propriétés de renfort, il est nécessaire de maîtriser la composition chimique et la nature des fibres générées La difficulté principale a résoudre est de contrôler, à la fois, d'une part, les opérations de durcissement et de prise du béton, et, d'autre part, le développement des fibres, difficile dans ces milieux peu riches en eau et par ailleurs, concentrés en impuretés telles que Na+, K+, SO4 2_, Ca2+, les anions silicates De plus, ce développement fibreux doit être effectué dans un milieu à pH basique, caractéristique des milieux cimentairesTo obtain reinforcing properties, it is necessary to control the chemical composition and the nature of the fibers generated. The main difficulty to be resolved is to control, on the one hand, on the one hand, the hardening and setting operations of the concrete, and , on the other hand, the development of fibers, difficult in these environments which are not very rich in water and moreover, concentrated in impurities such as Na + , K + , SO 4 2_ , Ca 2+ , the silicate anions In addition, this development fibrous must be carried out in a medium at basic pH, characteristic of cement media
Un but de la présente invention est de proposer un précurseur d'hydroxyapatite pouvant conduire à la formation d'hydroxyapatite, notamment sous forme de fibres, à partir d'une faible quantité d'eauAn object of the present invention is to provide a hydroxyapatite precursor which can lead to the formation of hydroxyapatite, in particular in the form of fibers, from a small amount of water.
Un autre but est de proposer un précurseur d'hydroxyapatite qui peut créer de l'hydroxyapatite, notamment des fibres, à l'intérieur même du milieu d'application, de manière a éviter l'introduction des fibres au moment de la préparation du milieu d'applicationAnother object is to propose a hydroxyapatite precursor which can create hydroxyapatite, in particular fibers, inside the application medium itself, so as to avoid the introduction of the fibers during the preparation of the medium. Application
Un autre but de la présente invention est de trouver un moyen d'éviter l'ajout de fibres au cours de la préparation des bétons, notamment par formation de fibres in situAnother object of the present invention is to find a way to avoid adding fibers during the preparation of concrete, in particular by forming fibers in situ
Compositions minéralesMineral compositions
Dans ces buts, l'invention a pour objet des compositions minérales basées sur le système CaO-P2O5-SιO2 ou le système CaO-P2θ5-Sιθ2-Na20 pouvant générer par hydratation des fibres d'hydroxyapatite
L'invention concerne, tout d'abord, une première composition minérale, dite de type 1, précurseur d'hydroxyapatite, notamment de fibres, présentant une composition chimique définie dans le système suivant : CaO-P2O5-SiO2, dans les proportions molaires telles que les rapports (Ca:P:Si) = (1:y:z) vérifient les conditions suivantes (a) : 0,5 < y < 0,8For these purposes, the subject of the invention is mineral compositions based on the CaO-P 2 O 5 -SιO 2 system or the CaO-P 2 θ5-Sιθ2-Na 2 0 system which can generate hydroxyapatite fibers by hydration The invention relates, first of all, to a first mineral composition, called type 1, a hydroxyapatite precursor, in particular of fibers, having a chemical composition defined in the following system: CaO-P 2 O 5 -SiO 2 , in the molar proportions such that the ratios (Ca: P: Si) = (1: y: z) satisfy the following conditions (a): 0.5 <y <0.8
0,2 < z < 0,6.0.2 <z <0.6.
Il s'agit de la composition chimique globale, ce qui ne signifie pas que le précurseur comprend ou ne comprend que ces trois composés CaO, P2O5 et SiO2. Cette définition permet seulement de quantifier les proportions respectives des éléments Ca, P et Si. Ces trois éléments peuvent être présents dans la composition selon l'invention sous des formes diverses telles que Ca10(PO4)6OH2, Ca3(PO4)2, Ca2P2O7, SiO2 ainsi que décrit ci-dessous.This is the overall chemical composition, which does not mean that the precursor understands or only understands these three compounds CaO, P2O5 and SiO 2 . This definition only makes it possible to quantify the respective proportions of the elements Ca, P and Si. These three elements can be present in the composition according to the invention in various forms such as Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2 , Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca 2 P 2 O 7 , SiO 2 as described below.
La nature et la combinaison des structures cristallines présentes au sein des compositions selon l'invention sont importantes pour obtenir ensuite la génération d'hydroxyapatite.The nature and the combination of the crystal structures present in the compositions according to the invention are important in order to then obtain the generation of hydroxyapatite.
Ainsi, cette première composition minérale selon l'invention présente une combinaison de structures telle qu'elle possède au moins une partie cristallisée à base des structures : β Ca3(PO4)2, α Ca3(PO4)2, Ca2P2O7 et Ca10(PO4)6OH2.Thus, this first mineral composition according to the invention has a combination of structures such that it has at least one crystallized part based on the structures: β Ca 3 (PO 4 ) 2 , α Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca 2 P 2 O 7 and Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2 .
La présence de ces quatre structures cristallines : β Ca (PO4)2, α Ca3(PO4)2, Ca2P2θ7 et Ca10(PO4)6OH2 peut être contrôlée par analyse structurale RX. Il faut cependant noter que ces différentes structures peuvent présenter sur leurs spectres RX un décalage de la position des raies en comparaison des données JCPDS en raison de substitutions éventuelles.The presence of these four crystal structures: β Ca (PO 4 ) 2 , α Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca 2 P2θ 7 and Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2 can be checked by RX structural analysis. It should however be noted that these different structures may have a shift in the line position on their RX spectra compared to the JCPDS data due to possible substitutions.
Cette composition de type 1 peut comporter par ailleurs une partie amorphe en complément de la partie cristallisée.This type 1 composition may also comprise an amorphous part in addition to the crystallized part.
Une caractérisation globale de la partie amorphe et de la partie cristallisée est obtenue par la technique de résonnance magnétique nucléaire (RMN). En général, les phases majoritaires quantifiées par la technique RMN du 31P avec acquisition des spectres simple impulsion et polarisation croisée sont les suivantes : β Ca3(PO4)2, α Ca3(PO4)2 et Ca10(PO4)6OH2. Les pourcentages de ces phases majoritaires peuvent être déterminées par RMN du 31P par simulation des spectres expérimentaux à partir des spectres des différents composés de base : β Ca3(PO4)2, α Ca3(PO4)2, Ca2P2θ7 et Ca10(PO4)6OH2.A global characterization of the amorphous part and the crystallized part is obtained by the nuclear magnetic resonance (NMR) technique. In general, the majority phases quantified by the 31 P NMR technique with acquisition of single pulse spectra and cross polarization are as follows: β Ca 3 (PO 4 ) 2 , α Ca 3 (PO 4 ) 2 and Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2 . The percentages of these majority phases can be determined by 31 P NMR by simulation of the experimental spectra from the spectra of the various basic compounds: β Ca 3 (PO 4 ) 2 , α Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca 2 P2θ 7 and Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2 .
Pour une des compositions de type 1 préférée, on constate par cette méthode que la phase β Ca3(PO4)2 est présente dans une teneur d'au plus 75 % en poids par rapport à la composition, la phase α Ca3(PO4)2 est présente dans une teneur comprise entre 10 et 30 % en poids par rapport à la composition et Ca10(PO4)6OH2 est présente dans une teneur comprise entre 10 et 45 % en poids par rapport à la composition.
Les spectres obtenus par RMN du 31P de cette première composition selon l'invention présentent des pics caractéristiques des diverses structures cit es précédemment Ainsi,For one of the preferred type 1 compositions, it is found by this method that the β Ca 3 (PO 4 ) 2 phase is present in a content of at most 75% by weight relative to the composition, the α Ca 3 phase ( PO 4 ) 2 is present in a content of between 10 and 30% by weight relative to the composition and Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2 is present in a content of between 10 and 45% by weight relative to the composition . The 31 P NMR spectra of this first composition according to the invention exhibit peaks characteristic of the various structures mentioned above.
- on retrouve les déplacements chimiques suivants δ = +0,3 ppm, δ = +1 ,5 ppm et δ = +4,8 ppm, que l'on attribue à β Ca3(PO )2,- we find the following chemical shifts δ = +0.3 ppm, δ = +1, 5 ppm and δ = +4.8 ppm, which we attribute to β Ca 3 (PO) 2 ,
- on retrouve les déplacements chimiques suivants δ = -0,3 ppm, δ = -0,1 ppm, δ = +0,6 ppm, δ = +0,9 ppm, δ = +1 ,1 ppm, δ = +1 ,3 ppm, δ = +1 ,8 ppm, δ = +2,4 ppm et δ = +4,1 ppm, que l'on attribue a α Ca3(PO4)2,- we find the following chemical shifts δ = -0.3 ppm, δ = -0.1 ppm, δ = +0.6 ppm, δ = +0.9 ppm, δ = +1, 1 ppm, δ = + 1, 3 ppm, δ = +1, 8 ppm, δ = +2.4 ppm and δ = +4.1 ppm, which we attribute to α Ca 3 (PO 4 ) 2 ,
- on retrouve le déplacement chimique suivant δ = +2,8 ppm, que l'on attribue a Ca10(PO4)6OH2 - we find the following chemical shift δ = +2.8 ppm, which we attribute to Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2
Cette composition de type 1 selon l'invention doit présenter enfin, une solubilité telle que, pour 1 g de cette composition mis en solution dans 5 g d'eau a une température de 90°C pendant 4 heures, la concentration en Ca2+ est comprise entre 5 et 80 mg/l et la concentration des différentes espèces phosphates dissoutes, telles queThis type 1 composition according to the invention must finally have a solubility such that, for 1 g of this composition dissolved in 5 g of water at a temperature of 90 ° C for 4 hours, the concentration of Ca 2+ is between 5 and 80 mg / l and the concentration of the different dissolved phosphate species, such as
3-3-
HPO , PO4 , exprimée en P, est comprise entre 8 et 35 mg/lHPO, PO 4 , expressed as P, is between 8 and 35 mg / l
Le dosage de Ca2+ est réalisé par ICP (plasma) et celui des espèces phosphates dissoutes par colorimétrieThe determination of Ca 2+ is carried out by ICP (plasma) and that of the phosphate species dissolved by colorimetry
L'invention concerne ensuite d'autres compositions minérales, précurseurs d'hydroxyapatite, notamment de fibres, présentant une composition chimique globale, définie dans le système suivant CaO-P2θ5-Na2O-Sιθ2, dans les proportions molaires telles que les rapports (Ca Na P Si) = (1 x y z) vérifient les conditions suivantes (b) 0 < x < 0,6 0,6 < y < 1 ,0The invention then relates to other mineral compositions, hydroxyapatite precursors, in particular of fibers, having an overall chemical composition, defined in the following system CaO-P 2 θ5-Na 2 O-Sιθ2, in molar proportions such as ratios (Ca Na P Si) = (1 xyz) satisfy the following conditions (b) 0 <x <0.6 0.6 <y <1, 0
0 < z < 0,60 <z <0.6
Cette composition chimique globale basée sur CaO-P2θ5-Na2O-Sιθ2 sera dite quaternaire par opposition a celle vue auparavant dans le système CaO-P2O5-SιO2 dite ternaire Ici aussi, il s'agit de la composition chimique globale, ce qui ne signifie pas que le précurseur comprend ou ne comprend que ces quatre composes CaO P2O5, Na2O et Sι0 , cette définition permet seulement de quantifier les proportions respectives des éléments Ca, Na, P et Si Ces quatre éléments peuvent être présents dans la composition selon l'invention sous diverses structures cristallisées telles que β Ca10Na(PO4)7, α Ca3(PO4)2 NaCaPO4, Ca2P2O7, Na3Ca6(PO4)5, SιO2 ou sous une forme amorpheThis overall chemical composition based on CaO-P 2 θ5-Na 2 O-Sιθ2 will be called quaternary as opposed to that seen previously in the CaO-P 2 O 5 -SιO 2 system called ternary Here also, it is the composition overall chemical, which does not mean that the precursor understands or only understands these four compounds CaO P2O5, Na 2 O and Sι0, this definition only makes it possible to quantify the respective proportions of the elements Ca, Na, P and Si These four elements can be present in the composition according to the invention under various crystallized structures such as β Ca 10 Na (PO 4 ) 7 , α Ca 3 (PO 4 ) 2 NaCaPO 4 , Ca 2 P 2 O 7 , Na 3 Ca 6 (PO 4 ) 5 , SιO 2 or in an amorphous form
Concernant ces compositions minérales basées sur le système quaternaire, une caractensation globale de la partie amorphe et de la partie cristallisée est obtenue par
RMN Les spectres obtenus par RMN du 31P de ces compositions présentent des pics caractéristiques des diverses structures citées précédemment Ainsi,Concerning these mineral compositions based on the quaternary system, an overall characterization of the amorphous part and of the crystallized part is obtained by NMR The 31 P NMR spectra obtained from these compositions present peaks characteristic of the various structures mentioned above.
- on retrouve les déplacements chimiques suivants δ = -10,2 ppm, δ = -8,7 ppm, δ = -8 ppm, et δ = -7,1 ppm, que l'on attribue à Ca2P2θ7, - on retrouve les déplacements chimiques suivants δ = - 3,8 ppm, δ = -1 ,8 ppm, δ- we find the following chemical shifts δ = -10.2 ppm, δ = -8.7 ppm, δ = -8 ppm, and δ = -7.1 ppm, which we attribute to Ca 2 P2θ 7 , - we find the following chemical shifts δ = - 3.8 ppm, δ = -1, 8 ppm, δ
= -0,4 ppm, δ = +3,7 ppm, δ = +5,6 ppm et δ = +7,0 ppm, que l'on attribue a Na3Ca6(PO4)5, (les signaux correspondants a cette gamme de déplacements chimiques sont des signaux larges),= -0.4 ppm, δ = +3.7 ppm, δ = +5.6 ppm and δ = +7.0 ppm, which is attributed to Na 3 Ca 6 (PO 4 ) 5 , (the signals corresponding to this range of chemical shifts are wide signals),
- on retrouve les déplacements chimiques suivants δ = +0,8 ppm, δ = +2,4 ppm, et δ = +3,5 ppm, que l'on attribue à β Ca10Na(PO4)7 - we find the following chemical shifts δ = +0.8 ppm, δ = +2.4 ppm, and δ = +3.5 ppm, which we attribute to β Ca 10 Na (PO 4 ) 7
- on retrouve le déplacement chimique suivant δ = +2,1 ppm, que l'on attribue a NaCaPO4 - we find the following chemical shift δ = +2.1 ppm, which we attribute to NaCaPO 4
La présence des phases cristallines peut être contrôlée par analyse structurale RX et la présence des phases comprenant les parties cristallines et amorphes par RMN du 31P Ces différentes structures peuvent aussi présenter sur leur spectres RX un décalage de la position des raies en comparaison des données JCPDS en raison de substitutions éventuellesThe presence of the crystalline phases can be checked by structural X-ray analysis and the presence of the phases comprising the crystalline and amorphous parts by 31 P NMR. These different structures can also present on their RX spectra a shift in the position of the lines in comparison with the JCPDS data. due to possible substitutions
La nature et la combinaison des structures cristallines présentes au sein des compositions basées sur ce système quaternaire sont également importantes pour obtenir ensuite la génération d'hydroxyapatiteThe nature and the combination of the crystal structures present in the compositions based on this quaternary system are also important to then obtain the generation of hydroxyapatite.
Ainsi, il existe deux types de compositions minérales basées sur le système quaternaire repondant aux buts de la présente invention Ces compositions se différencient par la nature et la combinaison de leurs phases cristallines et amorphesThus, there are two types of mineral compositions based on the quaternary system fulfilling the aims of the present invention. These compositions differ in the nature and the combination of their crystalline and amorphous phases.
Dans ce système quaternaire, l'invention concerne donc une deuxième composition minérale, dite de type 2, présentant une composition chimique globale dans les proportions molaires telles que les rapports (Ca Na P Sι)=(1 x y z) vérifient les conditions (c) suivantes 0 < x < 0,4, 0,6 < y < 1 ,0,In this quaternary system, the invention therefore relates to a second mineral composition, called type 2, having an overall chemical composition in molar proportions such that the ratios (Ca Na P Sι) = (1 xyz) verify the conditions (c) following 0 <x <0.4, 0.6 <y <1, 0,
0 < z < 0,6, et une combinaison de structures telle qu'elle possède au moins une partie cristallisée a base des structures β Ca10Na(PO4)7 NaCaPO4 et Ca2P2O7 et au moins une partie amorphe La présence des deux phases cristallines β Ca10Na(PO )7 et NaCaPO4 peut être contrôlée par analyse structurale RX et analyse RMN du phosphore En général, ces deux phases sont majoritaires, c'est-à-dire qu'elles représentent au moins 50 % en poids de la composition de type 2 selon l'invention
Dans ce système quaternaire, l'invention concerne aussi une troisième composition minérale, dite de type 3, présentant une composition chimique globale dans les proportions molaires telles que les rapports (Ca'Na P Si) = (1 x yz) vérifient les conditions (d) suivantes 0,4 < x < 0,6, 0,6 < y < 1 ,0, 0 < z < 0,6, et une combinaison de structures telle qu'elle possède au moins une partie cristallisée à base des structures β Ca10Na(PO4)7, NaCaP04, Ca2P2O7, Na3Ca6(PO4)5 et au moins une partie amorphe0 <z <0.6, and a combination of structures such that it has at least one crystallized part based on the structures β Ca 10 Na (PO 4 ) 7 NaCaPO 4 and Ca 2 P 2 O 7 and at least one part amorphous The presence of the two crystalline phases β Ca 10 Na (PO) 7 and NaCaPO 4 can be checked by structural X-ray analysis and NMR analysis of phosphorus In general, these two phases are predominant, that is to say that they represent at least 50% by weight of the type 2 composition according to the invention In this quaternary system, the invention also relates to a third mineral composition, called type 3, having an overall chemical composition in molar proportions such that the ratios (Ca'Na P Si) = (1 x yz) verify the conditions ( d) following 0.4 <x <0.6, 0.6 <y <1, 0, 0 <z <0.6, and a combination of structures such that it has at least one crystallized part based on the structures β Ca 10 Na (PO 4 ) 7 , NaCaP0 4 , Ca 2 P 2 O 7 , Na 3 Ca 6 (PO 4 ) 5 and at least one amorphous part
La présence de ces phases cristallines peut être contrôlée par analyse structurale RX et analyse RMN du phosphore Pour une composition de type 3 préférée, on constate par cette méthode que la phase Na3Ca6(PO4)5 est présente dans une teneur comprise entre 25 et 60 % en poids par rapport à la composition, la phase β Ca10Na(PO4)7 est présente dans une teneur comprise entre 20 et 30 % en poids par rapport à la composition, la phase NaCaPO4 est présente dans une teneur comprise entre 30 et 40 % en poids par rapport à la composition et la phase Ca2P2θ7 est présente dans une teneur comprise entre 1 et 6 % en poids par rapport à la compositionThe presence of these crystalline phases can be checked by structural X-ray analysis and NMR analysis of phosphorus. For a preferred type 3 composition, it is found by this method that the Na 3 Ca 6 (PO 4 ) 5 phase is present in a content of between 25 and 60% by weight relative to the composition, the β Ca 10 Na (PO 4 ) 7 phase is present in a content of between 20 and 30% by weight relative to the composition, the NaCaPO 4 phase is present in a content between 30 and 40% by weight relative to the composition and the Ca 2 phase P2θ 7 is present in a content between 1 and 6% by weight relative to the composition
Pour ces deux compositions de type 2 et 3 basées sur le système quaternaire, la solubilité doit également être telle que, pour 1 g de cette composition mis en solution dans 5 g d'eau a une température de 90 °C pendant 4 heures, la concentration en Ca2+ est comprise entre 0,5 et 50 mg/l et la concentration des différentes espèces phosphates dissoutes, exprimée en P, est comprise entre 5 et 80 mg/lFor these two compositions of type 2 and 3 based on the quaternary system, the solubility must also be such that, for 1 g of this composition dissolved in 5 g of water at a temperature of 90 ° C. for 4 hours, the Ca 2+ concentration is between 0.5 and 50 mg / l and the concentration of the various dissolved phosphate species, expressed in P, is between 5 and 80 mg / l
En général, ces compositions minérales selon l'invention se présentent sous forme de poudres Ces poudres peuvent être de granulométnes variables, en général, comprises entre 1 et 200 μmIn general, these mineral compositions according to the invention are in the form of powders These powders can be of variable particle size, in general, between 1 and 200 μm
Procédé de préparation des compositions minéralesProcess for the preparation of mineral compositions
L'invention concerne également un procédé de préparation de compositions minérales, précurseurs d'hydroxyapatite telles que définies précédemment Ce procédé consiste à mettre en oeuvre les étapes suivantesThe invention also relates to a process for the preparation of mineral compositions, hydroxyapatite precursors as defined above. This process consists in implementing the following steps
1 - on mélange des solutions aqueuses et/ou des poudres de composés de Ca, Si, P et éventuellement de Na, et éventuellement de l'eau en quantités telles que les
rapports molaires (Ca Na'P Si) = (1 x y z) vérifient les conditions (a), (c) ou (d) définies ci-dessus,1 - aqueous solutions and / or powders of compounds of Ca, Si, P and optionally Na, and optionally water, are mixed in amounts such as molar ratios (Ca Na'P Si) = (1 xyz) verify the conditions (a), (c) or (d) defined above,
2 - on sèche éventuellement le mélange obtenu, et2 - the mixture obtained is optionally dried, and
3 - on calcine ce mélange à une température comprise entre 1000 et 1200°C pendant 2 à 48 heures3 - this mixture is calcined at a temperature between 1000 and 1200 ° C for 2 to 48 hours
Selon ce procédé, les solutions aqueuses, les poudres et éventuellement l'eau sont mélangées dans les proportions permettant d'obtenir les rapports molaires des compositions selon l'invention On peut mélanger uniquement des solutions aqueuses, uniquement des poudres et de l'eau, ou encore mélanger à la fois des poudres et des solutions aqueusesAccording to this process, the aqueous solutions, the powders and optionally the water are mixed in the proportions making it possible to obtain the molar ratios of the compositions according to the invention. Only aqueous solutions can be mixed, only powders and water, or mix both powders and aqueous solutions
Les solutions aqueuses ou les poudres peuvent être choisies parmi les composés suivants CaCO3, CaO, Ca(OH)2, Ca (NO3)2, les sels de calcium tels que, par exemple CaSO4,2H2O, les composés du phosphate tels que, par exemple H3PO4, (NH4)2HPO4, NH4(H2PO4), CaHPO4, CaHP04 2H2O, Ca3(PO4)2, Na3PO4 les silices colloïdales, les silicates de sodium, Na2CO3, NaNO3.The aqueous solutions or the powders can be chosen from the following compounds CaCO 3 , CaO, Ca (OH) 2 , Ca (NO 3 ) 2 , calcium salts such as, for example CaSO 4 , 2H 2 O, the compounds of phosphate such as, for example H 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , NH 4 (H 2 PO 4 ), CaHPO 4 , CaHP0 4 2H 2 O, Ca 3 (PO 4 ) 2 , Na 3 PO 4 colloidal silicas, sodium silicates, Na 2 CO 3 , NaNO 3 .
Le mélange est réalisé en phase liquide c'est-à-dire par mélange de solutions aqueuses ou de solutions colloïdales aqueuses ou d'au moins une de ces solutions et de poudres, voire d'eau En général, le mélange est réalisé sous agitationThe mixing is carried out in the liquid phase, that is to say by mixing aqueous solutions or aqueous colloidal solutions or at least one of these solutions and powders, or even water. In general, the mixing is carried out with stirring.
Ce mélange peut éventuellement être précipité entre les étapes 1 et 2 Cette précipitation peut être réalisée par tout moyen connu de l'homme du métier (contrôle du pH, par exemple ajout de NH4OH) L'agitation peut être maintenue pour homogénéiser le précipité formé Le mélange peut ensuite être mis à sécher pour laisser l'eau s'évaporer, en général a température ambiante, et le précipité séché obtenu est calcinéThis mixture can optionally be precipitated between steps 1 and 2 This precipitation can be carried out by any means known to those skilled in the art (pH control, for example addition of NH 4 OH) Agitation can be maintained to homogenize the precipitate formed The mixture can then be allowed to dry to allow the water to evaporate, generally at room temperature, and the dried precipitate obtained is calcined
II est généralement utile de contrôler la basicité du mélange lors de l'étape 1 La valeur de cette basicité doit être adaptée en fonction des produits de départ utilisés et des produits finaux désirés La valeur de cette basicité peut être déterminée par l'homme du métier Par exemple, si l'on procède à l'addition d'une solution de sels de calcium, d'une solution de (NH4)2HPO et d'une dispersion de silice colloïdale de pH alcalin, la basicité du milieu peut être ajustée par addition d'une solution d'ammoniaque a la solution de (NH4)2HPO4, la quantité d'ammoniaque ajoutée correspondant de préférence, à un rapport molaire OH/P04 compris entre 0,5 et 1 , encore plus préférentiellement compris entre 0,7 et 1 , de manière a obtenir la phase Na3Ca6(PO )5 après calcmationIt is generally useful to control the basicity of the mixture during step 1 The value of this basicity must be adapted according to the starting materials used and the desired end products The value of this basicity can be determined by a person skilled in the art For example, if one proceeds with the addition of a solution of calcium salts, a solution of (NH 4 ) 2 HPO and a dispersion of colloidal silica of alkaline pH, the basicity of the medium can be adjusted by adding an ammonia solution to the (NH 4 ) 2 HPO 4 solution , the amount of ammonia added preferably corresponding to an OH / P0 4 molar ratio of between 0.5 and 1, even more preferably between 0.7 and 1, so as to obtain the Na 3 Ca 6 (PO) 5 phase after calcmation
Le produit éventuellement séché est ensuite calciné On peut calciner, sous air ou sous atmosphère contrôlée De préférence, la durée de calcmation est comprise entre 6 et 48 heures Selon un mode optimise, la calcmation est réalisée par montée en
température à une vitesse comprise entre 50 et 500°C/heure, de préférence entre 100 et 400°C/heure, encore plus préférentiellement de l'ordre de 300 °C/heure, jusqu'à une température comprise entre 1000°C et 1200°C, puis maintien à cette température pendant 6 à 48 heures La température de calcmation peut être optimisée en fonction des conditions de l'étape de précipitation (nature des sels, pH des solutions aqueuses matières premières) On peut, par exemple, privilégier la formation du composé Na3Ca6(P04)5 en calcinant à 1000°C Cette optimisation est à la portée de l'homme du métierThe optionally dried product is then calcined. It can be calcined, in air or in a controlled atmosphere. Preferably, the calcmation time is between 6 and 48 hours. In an optimized mode, the calcmation is carried out by raising temperature at a speed of between 50 and 500 ° C / hour, preferably between 100 and 400 ° C / hour, even more preferably of the order of 300 ° C / hour, up to a temperature of between 1000 ° C and 1200 ° C, then maintained at this temperature for 6 to 48 hours The temperature of calcmation can be optimized according to the conditions of the stage of precipitation (nature of the salts, pH of the aqueous solutions raw materials) One can, for example, privilege the formation of the compound Na 3 Ca 6 (P0 4 ) 5 by calcining at 1000 ° C. This optimization is within the reach of those skilled in the art
Apres calcmation, le solide obtenu est éventuellement broyé , la taille de broyage peut varier entre 1 et 200 μm On peut également réaliser des calcmations successives alternées d'opérations de broyage, notamment si l'on souhaite mélanger la poudre de la composition minérale selon l'invention à un liant minéralAfter calcmation, the solid obtained is optionally ground, the grinding size can vary between 1 and 200 μm. It is also possible to carry out successive alternating calcmations of grinding operations, in particular if it is desired to mix the powder of the mineral composition according to l invention with a mineral binder
Utilisation des compositions minérales pour la préparation d'hydroxyapatite.Use of mineral compositions for the preparation of hydroxyapatite.
L'invention concerne également l'utilisation des compositions minérales précédemment décrites pour la préparation d'hydroxyapatite et notamment de fibres d'hydroxyapatiteThe invention also relates to the use of the mineral compositions described above for the preparation of hydroxyapatite and in particular of hydroxyapatite fibers.
L'invention concerne ainsi le procédé de préparation d'hydroxyapatite, notamment sous forme de fibres, a partir des compositions minérales précédemment décrites, dans lequel on hydrate au moins une desdites compositions minérales En effet, les compositions minérales ci-dessus définies, mises dans certaines conditions d'hydratation, développent la structure hydroxyapatite On suppose qu'au cours de l'hydratation, des phénomènes de dissolution/repré pitation des compositions minérales ont lieu à une cinétique telle qu'elles conduisent à la formation de la phase cristalline majoritaire hydroxyapatite notamment sous forme de fibresThe invention thus relates to the process for the preparation of hydroxyapatite, in particular in the form of fibers, from the mineral compositions described above, in which at least one of said mineral compositions is hydrated. In fact, the mineral compositions defined above, put in certain hydration conditions, develop the hydroxyapatite structure It is assumed that during hydration, phenomena of dissolution / repepitation of the mineral compositions take place at kinetics such that they lead to the formation of the majority hydroxyapatite crystalline phase especially in the form of fibers
Une caractéristique particulière de ce procédé de préparation d'hydroxyapatite réside dans le fait que l'hydratation peut être réalisée en présence d'une quantité d'eau particulièrement faible Ainsi, l'hydratation peut être réalisée pour un rapport en poids eau/composition minérale d'au plus 1 ,5, de préférence d'au plus 0,6A particular characteristic of this process for the preparation of hydroxyapatite lies in the fact that hydration can be carried out in the presence of a particularly small amount of water. Thus, hydration can be carried out for a weight ratio of water / mineral composition. at most 1.5, preferably at most 0.6
Une autre caractéristique particulière de ce procède de préparation réside dans le fait que l'hydratation peut être réalisée a pH compris entre 10 et 13, de préférence à pH compris entre 10 et 12,5 L'hydroxyapatite, notamment les fibres d'hydroxyapatite, peuvent être obtenues, par exemple, en présence d'ammoniaque, de chaux ou de soudeAnother particular characteristic of this preparation process lies in the fact that the hydration can be carried out at a pH between 10 and 13, preferably at a pH between 10 and 12.5 Hydroxyapatite, in particular hydroxyapatite fibers, can be obtained, for example, in the presence of ammonia, lime or soda
En général, l'hydratation est réalisée à une température d'au moins 60°C, de préférence d'au plus 120°C Si la température est supérieure a 100°C, le procède
d'hydratation est mis en oeuvre, par exemple, dans un autoclave ou dans une enceinte fermée à humidité contrôlée ou non (bombe de Parr, par exemple) Si la température est inférieure à 100°C, on peut utiliser un flux gazeux saturé de vapeur d'eau a la température d'hydratation Le temps d'hydratation peut varier entre 4 heures et 120 heuresIn general, hydration is carried out at a temperature of at least 60 ° C, preferably at most 120 ° C If the temperature is above 100 ° C, the process proceeds hydration is implemented, for example, in an autoclave or in a closed enclosure with controlled humidity or not (Parr bomb, for example) If the temperature is lower than 100 ° C, one can use a saturated gas flow of water vapor at hydration temperature The hydration time can vary between 4 hours and 120 hours
Dans ce contexte, l'invention concerne, en outre, des fibres d'hydroxyapatite issues du procédé de préparation précédemment défini et présentant une longueur d'au moins 2 μm et un diamètre d'au moins 0,1 μm La structure apatite de ces fibres peut être ou non substituée, par exemple, parIn this context, the invention also relates to fibers of hydroxyapat i te obtained from the previously defined preparation process and having a length of at least 2 μm and a diameter of at least 0.1 μm. The apatite structure of these fibers may or may not be substituted, for example, by
Na+, des silicates, des carbonates ou des phosphates acides, qui produisent des structures apatite non stoechiométπquesNa +, silicates, carbonates or acid phosphates, which produce non-stoichiometric apatite structures
L'invention concerne aussi l'utilisation des fibres obtenues par hydratation des compositions minérales précédentes pour renforcer les biomatériauxThe invention also relates to the use of the fibers obtained by hydration of the preceding mineral compositions for reinforcing the biomaterials
L'invention concerne aussi l'utilisation dans les plastiques des fibres obtenues par hydratation des compositions minérales précédentesThe invention also relates to the use in plastics of fibers obtained by hydration of the above mineral compositions
Utilisation des compositions minérales dans les bétonsUse of mineral compositions in concrete
L'invention concerne plus particulièrement l'utilisation pour le renforcement du béton d'au moins une des compositions suivantes une composition du type 1 pour laquelle 0,5 < y < 0,65 et 0,2 < z < 0,6,The invention relates more particularly to the use for reinforcing concrete of at least one of the following compositions, a type 1 composition for which 0.5 <y <0.65 and 0.2 <z <0.6,
^> une composition du type 3 pour laquelle 0,4 < x < 0,6, 0,6 < y < 1 et 0 < z < 0,6, et de préférence 0,45 < x < 0,55, 0,8 < y < 0,9 et 0,2 < z < 0,4, ou^> a composition of type 3 for which 0.4 <x <0.6, 0.6 <y <1 and 0 <z <0.6, and preferably 0.45 <x <0.55, 0, 8 <y <0.9 and 0.2 <z <0.4, or
^ une composition minérale présentant une composition chimique définie dans le système suivant CaO-P2O5, dans les proportions molaires telles que le rapport (Ca P) = (1 y) vérifie la condition suivante 0,62 < y < 0,75^ a mineral composition having a chemical composition defined in the following system CaO-P 2 O 5 , in molar proportions such that the ratio (Ca P) = (1 y) satisfies the following condition 0.62 <y <0.75
A ce titre, l'invention concerne un procédé de préparation de béton renforce par de l'hydroxyapatite dans lequel on mélange au moins un liant hydraulique, de l'eau des granulats et au moins une des compositions suivantes une composition du type 1 pour laquelle 0,5 < y < 0,65 et 0,2 < z < 0,6, ^ une composition du type 3 pour laquelle 0,4 < x < 0,6, 0,6 < y < 1 et 0 < z < 0,6 et de préférence 0,45 < x < 0,55, 0,8 < y < 0,9 et 0,2 < z < 0,4, ouAs such, the invention relates to a process for the preparation of concrete reinforced with hydroxyapatite in which at least one hydraulic binder is mixed, water from the aggregates and at least one of the following compositions, a type 1 composition for which 0.5 <y <0.65 and 0.2 <z <0.6, ^ a type 3 composition for which 0.4 <x <0.6, 0.6 <y <1 and 0 <z < 0.6 and preferably 0.45 <x <0.55, 0.8 <y <0.9 and 0.2 <z <0.4, or
^ une composition minérale présentant une composition chimique définie dans le système suivant CaO-P2O5, dans les proportions molaires telles que le rapport (Ca P) = (1 y) vérifie la condition suivante 0,62 < y < 0,75
Selon une première variante de ce procédé, on mélange au moins un liant hydraulique, de l'eau, des granulats et au moins une des compositions suivantes^ a mineral composition having a chemical composition defined in the following system CaO-P 2 O 5 , in molar proportions such that the ratio (Ca P) = (1 y) satisfies the following condition 0.62 <y <0.75 According to a first variant of this process, at least one hydraulic binder, water, aggregates and at least one of the following compositions are mixed
•=> une composition du type 1 pour laquelle 0,5 < y < 0,65 et 0,2 < z < 0,6, ou ^> une composition minérale présentant une composition chimique définie dans le système suivant CaO-P2O5, dans les proportions molaires telles que les rapports (Ca P) = (1 y) vérifient la condition suivante 0,64 < y < 0,68, puis ce mélange est chauffé entre 50 et 120°C, de préférence entre 60 et 100°C, pendant une durée comprise entre 6 heures et 4 semaines, de préférence entre 6 et 48 heures• => a type 1 composition for which 0.5 <y <0.65 and 0.2 <z <0.6, or ^> a mineral composition having a chemical composition defined in the system following CaO-P 2 O 5 , in the molar proportions such that the ratios (Ca P) = (1 y) verify the following condition 0.64 <y <0.68, then this mixture is heated between 50 and 120 ° C, preferably between 60 and 100 ° C, for a period of between 6 hours and 4 weeks, preferably between 6 and 48 hours
Selon cette première variante, on obtient généralement un béton comprenant de l'hydroxyapatite cristallisée Si le mélange est chauffé à plus de 60°C, des fibres d'hydroxyapatite peuvent être obtenuesAccording to this first variant, a concrete is generally obtained comprising crystallized hydroxyapatite. If the mixture is heated to more than 60 ° C., hydroxyapatite fibers can be obtained.
Selon une deuxième variante de ce procédé, on mélange au moins un liant hydraulique, de l'eau, des granulats et au moins une composition minérale choisie parmi les compositions du type 3 pour laquelle 0,4 < x < 0,6, 0,6 < y < 1 et 0 < z < 0,6, et de préférence 0,45 < x < 0,55, 0,8 < y < 0,9 et 0,2 < z < 0,4, puis ce mélange est chauffé entre 100 et 150°C, de préférence entre 100 et 120°C, pendant une durée comprise entre 6 heures et 4 semaines, de préférence entre 6 et 48 heuresAccording to a second variant of this process, at least one hydraulic binder, water, aggregates and at least one mineral composition chosen from the type 3 compositions for which 0.4 <x <0.6, 0, are mixed, 6 <y <1 and 0 <z <0.6, and preferably 0.45 <x <0.55, 0.8 <y <0.9 and 0.2 <z <0.4, then this mixture is heated between 100 and 150 ° C, preferably between 100 and 120 ° C, for a period of between 6 hours and 4 weeks, preferably between 6 and 48 hours
Selon cette deuxième variante, on obtient généralement un béton comprenant de l'hydroxyapatite cristallisée sous forme de fibresAccording to this second variant, a concrete is generally obtained comprising hydroxyapatite crystallized in the form of fibers.
Selon ce procédé de préparation de béton renforcé, le rapport en poids de composition minérale sur le liant hydraulique + la composition minérale est généralement compris entre 0,2 et 0,65, de préférence entre 0,25 et 0,5According to this process for preparing reinforced concrete, the ratio by weight of mineral composition to the hydraulic binder + the mineral composition is generally between 0.2 and 0.65, preferably between 0.25 and 0.5
Pour les deux variantes, le rapport t en poids de l'eau sur la composition minérale + le liant est généralement compris entre 0,25 et 1 ,5 et de préférence entre 0,25 et 0,5, et le rapport s en poids eau/liant est généralement compris entre 0,25 et 0,5For the two variants, the ratio t by weight of water to the mineral composition + the binder is generally between 0.25 and 1.5 and preferably between 0.25 and 0.5, and the ratio s by weight water / binder is generally between 0.25 and 0.5
En ce qui concerne le mélange, on peut mélanger le liant hydraulique et les granulats d'une part, et mélanger la composition minérale et l'eau d'autre part, puis mélanger les deux mélanges obtenus On peut également mélanger le liant hydraulique les granulats et au moins une composition minérale, puis ajouter l'eau a ce mélangeWith regard to mixing, it is possible to mix the hydraulic binder and the aggregates on the one hand, and mix the mineral composition and the water on the other hand, then mix the two mixtures obtained. It is also possible to mix the hydraulic binder the aggregates. and at least one mineral composition, then add water to this mixture
Le liant peut être, par exemple, de type silicate tncalcique (Ca3SιO5) ou Portland de Lafarge
On peut utiliser un liant comprenant au moins une composition minérale, ladite composition minérale ayant été incorporée au liant lors de sa fabricationThe binder can be, for example, of the calcium silicate (Ca 3 SιO 5 ) or Portland type from Lafarge A binder can be used comprising at least one mineral composition, said mineral composition having been incorporated into the binder during its manufacture
On peut ajouter au mélange de liant hydraulique, d'eau, de granulats et de la composition minérale, les additifs classiquement utilisés dans les formulations de mortier tels queIt is possible to add to the mixture of hydraulic binder, water, aggregates and the mineral composition, the additives conventionally used in mortar formulations such as
- la fumée de silice dans un rapport en poids liant hydraulique/silice d'au plus 0,35,- silica smoke in a hydraulic binder / silica weight ratio of at most 0.35,
- des fluidifiants tels que les lignosulfonates, la caséine, les dérivés du formaldehyde, les polyacrylates de métaux alcalins, les polycarboxylatesde métaux alcalins, les polyoxydes d'éthylène greffés, les polynaphtalène sulfonates, les polymélamine sulfonates dans un rapport en poids liant hydraulique/fluidifiant pur d'au plus 0,03- fluidizers such as lignosulfonates, casein, formaldehyde derivatives, alkali metal polyacrylates, alkali metal polycarboxylates, grafted polyethylene oxides, polynaphthalene sulfonates, polymelamine sulfonates in a weight ratio of hydraulic binder / fluidifier not more than 0.03 pure
Enfin, l'invention concerne un béton susceptible d'être obtenu par le procédé précédent, le béton comprenant de l'hydroxyapatite cristalliséeFinally, the invention relates to a concrete capable of being obtained by the above process, the concrete comprising crystallized hydroxyapatite
Dans ce béton, l'hydroxyapatite cristallisée peut se présenter au moins partiellement sous forme de fibres Ces fibres peuvent présenter une longueur d'au moins 2 μm et un diamètre d'au moins 0,1 μmIn this concrete, the crystallized hydroxyapatite can be at least partially in the form of fibers. These fibers can have a length of at least 2 μm and a diameter of at least 0.1 μm.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portéeThe following examples illustrate the invention without however limiting its scope
EXEMPLESEXAMPLES
Exemple 1 : Composition minérale de type 3Example 1: Type 3 mineral composition
Une solution A est préparée en diluant 150 ml de silicate de sodium (2M en Sι02 et de rapport molaire Rm (SιO2/Na2O) =1 ), par de l'eau distillée jusqu'à un volume de 200 mlA solution A is prepared by diluting 150 ml of sodium silicate (2M in Sι0 2 and of molar ratio Rm (SιO 2 / Na 2 O) = 1), with distilled water to a volume of 200 ml
On dissout 132 g de (NH4)2HP0 dans de l'eau, puis on ajoute 95 ml d'ammoniaque à 20 % et on ajoute de l'eau jusqu'à un volume final de 450 ml On obtient une solution BWas dissolved 132 g of (NH 4) 2 HP0 in water, then added 95 ml of 20% ammonia and water is added to a final volume of 450 ml was obtained a solution B
Une solution C est préparée en dissolvant 196,8 g de Ca(NO3)2 dans 450 ml d'eau distilléeSolution C is prepared by dissolving 196.8 g of Ca (NO 3 ) 2 in 450 ml of distilled water
La solution A est introduite dans un bêcher de capacité 2 litres puis placée sous agitation a 450 tr/min On ajoute simultanément et rapidement les solutions B et C On observe la formation d'un gel blanc Dès que le mélange commence a prendre en masse, on augmente la vitesse d'agitation jusqu'à 1500 tr/min pour homogénéiserSolution A is introduced into a beaker with a capacity of 2 liters and then placed under stirring at 450 rpm. Solutions B and C are added simultaneously and quickly. A white gel is observed. As soon as the mixture begins to solidify, the stirring speed is increased to 1500 rpm to homogenize
I ensemble Puis, on ralentit progressivement la vitesse d'agitation jusqu'à 800 tr/min et
on laisse encore le mélange sous agitation pendant 15 m On obtient un produit de composition (Ca Na P Si) m0ιe = (1 0,5 0,833 0,25) Il est placé dans un cnstallisoir On le laisse sécher à température ambiante 2 jours, puis on termine le séchage à 120°C pendant une nuit Le solide obtenu est calcine selon le profil de température suivant montée aI together Then, the stirring speed is gradually slowed down to 800 rpm and the mixture is still allowed to stir for 15 m. A product of composition (Ca Na P Si) is obtained m0 ι e = (1 0.5 0.833 0.25) It is placed in a cnstallisor It is left to dry at room temperature 2 days, then drying ends at 120 ° C. overnight The solid obtained is calcined according to the following temperature profile, raised to
300°C/h jusqu'à 1040°C, palier de 6 h à 1040°C et descente en température libre Le produit est enfin broyé300 ° C / h up to 1040 ° C, step of 6 h at 1040 ° C and lowering to free temperature The product is finally ground
Par analyse granulométπque, on détermine un diamètre moyen d'environ 100 μm Par diffraction aux rayons X, on observe principalement les raies caractéristiques des structures suivantes Na3Ca6(PO4)5 (raie principale) , NaCaPO4 , β NaCa 0(PO )7 Par RMN du 31P, on confirme la présence des raies suivantesBy particle size analysis, an average diameter of approximately 100 μm is determined. By X-ray diffraction, the lines characteristic of the following structures are mainly observed Na 3 Ca 6 (PO 4 ) 5 (main line), NaCaPO 4 , β NaCa 0 ( PO) 7 By 31 P NMR, the following lines are confirmed
- δ = -3,8 ppm, δ = -1 ,8 ppm, δ = -0,4 ppm, δ = +3,7 ppm, δ = +5,6 ppm et δ = +7,0 ppm, qui sont des raies larges attribuables à Na3Ca6(PO4)5 - δ = +2,1 ppm attnbuable à NaCaPO4 - δ = -3.8 ppm, δ = -1.8 ppm, δ = -0.4 ppm, δ = +3.7 ppm, δ = +5.6 ppm and δ = +7.0 ppm, which are broad lines attributable to Na 3 Ca 6 (PO 4 ) 5 - δ = +2.1 ppm attnbutable to NaCaPO 4
- δ = +0,8 ppm, δ = +2,4 ppm et δ = +3,5 ppm, qui sont attribuables à β NaCa10(PO4)7 - δ = +0.8 ppm, δ = +2.4 ppm and δ = +3.5 ppm, which are attributable to β NaCa 10 (PO 4 ) 7
- δ = -10,2 ppm, δ = -8,7 ppm, δ = -8 ppm, et δ = -7,1 ppm, que l'on attribue a Ca2P2O7 - δ = -10.2 ppm, δ = -8.7 ppm, δ = -8 ppm, and δ = -7.1 ppm, which we attribute to Ca 2 P 2 O 7
Exemple 2 : utilisation de la composition minérale de l'exemple 1 en tant que précurseur de fibres d'hydroxyapatite en matrice C3S.Example 2: Use of the mineral composition of Example 1 as a precursor of hydroxyapatite fibers in a C 3 S matrix.
On ajoute 5 g de la composition minérale de l'exemple 1 à 10 g de liant hydraulique C3S, (liant obtenu par calcmation en température de poudres de SιO2 et de CaCO3, de surface spécifique < 1 m2 /g ) Apres mélange des poudres par malaxage à la spatule pendant environ 3 mm, on ajoute 21 g d'eau permutée correspondant à un rapport en poids eau/(lιant + composition minérale) de 1 ,4 Le mélange est malaxe pendant 3 min lusqu'a obtenir une pâte On laisse la pâte pendant environ 15 mm a température ambiante, puis elle est introduite dans un autoclave chemise teflon de diamètre environ 45 mm et de hauteur 90 mm (bombe de Parr) L'autoclave est ensuite introduit dans une etuve portée a 120°C On maintient la température pendant 16 heures, puis on refroidit à température ambiante5 g of the mineral composition of Example 1 are added to 10 g of hydraulic binder C 3 S (binder obtained by temperature regulation of powders of SιO 2 and CaCO 3 , with a specific surface <1 m 2 / g) After mixing the powders by kneading with a spatula for about 3 mm, 21 g of deionized water are added, corresponding to a weight ratio of water / (luant + mineral composition) of 1, 4 The mixture is kneaded for 3 min until obtaining a paste The paste is left for approximately 15 mm at room temperature, then it is introduced into a teflon shirt autoclave with a diameter of approximately 45 mm and a height of 90 mm (Parr bomb). The autoclave is then introduced into an oven carried to 120 ° C The temperature is maintained for 16 hours, then cooled to room temperature
L'objet obtenu est alors fracture Sur un faciès de rupture, l'observation au microscope électronique a balayage met en évidence la présence de fibres de longueur d'environ 2 μm et de diamètre d'environ 0,2 μm
On broie un fragment de l'objet obtenu La poudre issue du broyage est analysée par diffraction aux rayons X On observe la présence des phases suivantesThe object obtained is then fractured On a fracture facies, observation with a scanning electron microscope highlights the presence of fibers with a length of approximately 2 μm and a diameter of approximately 0.2 μm A fragment of the object obtained is ground. The powder resulting from the grinding is analyzed by X-ray diffraction. The following phases are observed.
- les phases initialement présentes dans le clmker ou dans la composition minérale de l'exemple 1 , à savoir Ca3SιO5 et NaCaPO4 - The phases initially present in the clmker or in the mineral composition of Example 1, namely Ca 3 SιO 5 and NaCaPO 4
- des phases générées par l'hydratation du cl ker ou de la composition minérale de l'exemple 1 Ca10(PO4)6(OH)2 , Ca6(Sι2O7)(OH)6, Ca(OH)2 - Phases generated by the hydration of cl ker or the mineral composition of Example 1 Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 , Ca 6 (Sι 2 O 7 ) (OH) 6 , Ca (OH) 2
On broie au mortier des fragments d'objet et on disperse a sec la poudre obtenue sur une membrane de carbone à trous pour éviter toute modification chimique de l'échantillon Par microscopie électronique à transmission (Microscope MET Philipps CM 30), on observe des cπstaux à morphologie fibreuse L'analyse chimique ponctuelle, couplée à la microscopie électronique à transmission, effectuée sur ces fibres, montre la présence de phosphore et de calciumFragments of the object are ground in a mortar and the powder obtained is dry dispersed on a carbon membrane with holes to avoid any chemical modification of the sample. By transmission electron microscopy (MET Philipps CM 30 microscope), cπstaux are observed. with fibrous morphology The point chemical analysis, coupled with transmission electron microscopy, carried out on these fibers, shows the presence of phosphorus and calcium
Exemple 3 : utilisation de la composition minérale de l'exemple 1 en tant que précurseur de fibres d'hydroxyapatite en matrice Portiand.Example 3: Use of the mineral composition of Example 1 as a precursor of hydroxyapatite fibers in a Portiand matrix.
On reprend les conditions de l'exemple 2, sauf que l'on utilise a la place du liant C3S, du ciment Portiand en provenance de la société Lafarge Le ciment Portiand est obtenu par calcmation de poudres de CaCO3 et de Sι02 , il est caractérise par la présence des phases suivantes C3S, C2S,C3A, C4AF visualisées par diffraction de rayons X La surface Blâme est d'environ 3000The conditions of example 2 are repeated, except that Portiand cement from the company Lafarge is used in place of the binder C 3 S. Portiand cement is obtained by calcination of CaCO 3 and Sι0 2 powders , it is characterized by the presence of the following phases C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF visualized by X-ray diffraction The surface Blame is about 3000
Comme dans l'exemple 2, on observe par diffraction aux rayons X, la présence de la phase hydroxyapatite, Ca-ιo(Pθ4)6(OH) , générée par l'hydratation de la composition minéraleAs in Example 2, we observe by X-ray diffraction, the presence of the hydroxyapatite phase, Ca-ιo (P l'h4) 6 (OH), generated by the hydration of the mineral composition
Sur un faciès de rupture, l'observation au microscope électronique a balayage met en évidence la présence de fibres de longueur d'environ 2 μm et de diamètre d environ 0,2 μmOn a fracture facies, observation with a scanning electron microscope highlights the presence of fibers with a length of around 2 μm and a diameter of around 0.2 μm
Exemple 4 : composition minérale de type 1Example 4: type 1 mineral composition
Une solution A est préparée en dissolvant 170,5 g de Ca(N03)2 dans 400 ml d'eau permutéeSolution A is prepared by dissolving 170.5 g of Ca (N0 3 ) 2 in 400 ml of deionized water
On dissout 83,2 g de (NH4)2HPO dans 250 ml d'eau, puis on ajoute 270 ml d'ammoniaque 2M On obtient une solution B
Une solution C est préparée en diluant 60 ml de Ludox AS 40 (dispersion colloïdale de silice à 40 % en poids de SιO2 commercialisée par Du Pont) dans un volume final de 200 ml d'eau permutée83.2 g of (NH 4 ) 2 HPO are dissolved in 250 ml of water, then 270 ml of 2M ammonia are added. Solution B is obtained. A solution C is prepared by diluting 60 ml of Ludox AS 40 (colloidal dispersion of silica at 40% by weight of SιO 2 sold by Du Pont) in a final volume of 200 ml of permuted water
On verse la solution C dans un bêcher de 2 litres et on maintient sous agitation mécanique à 300 tr/min On verse de manière instantanée la solution B, puis la solution A Le mélange prend en masse On augmente progressivement la vitesse d'agitation jusqu'à 1500 tr/min pour homogénéiser On obtient un gel qui se fluidifie au bout de 30 secondes environ On maintient l'agitation pendant 5 mm à 800 tr/min Le mélange est alors versé dans un grand cnstallisoir et mis a sécher à température ambiante pendant 2 jours On termine le séchage par un maintien à 120°C pendant une nuit dans une étuvePour solution C into a 2-liter beaker and keep stirring mechanically at 300 rpm. Instantly pour solution B, then solution A The mixture solidifies. The stirring speed is gradually increased until at 1500 rpm to homogenize. A gel is obtained which becomes more fluid after about 30 seconds. Stirring is continued for 5 mm at 800 rpm. The mixture is then poured into a large installer and allowed to dry at room temperature for 2 days Drying is ended by keeping it at 120 ° C overnight in an oven
La composition du mélange est la suivante (Ca P Si) m0|e = (1 0,6 0,5)The composition of the mixture is as follows (Ca P Si) m0 | e = (1 0.6 0.5)
Le produit est calciné selon le profil de température suivant montée à 300°C/h jusqu'à 1050°C, palier de 6 h à 1050°C et descente libre en températureThe product is calcined according to the following temperature profile ascent at 300 ° C / h up to 1050 ° C, leveling from 6 h at 1050 ° C and free descent in temperature
Le produit est alors broyé. Sa granulométπe est d'environ 80 μmThe product is then ground. Its particle size is approximately 80 μm
Par diffraction aux rayons X, on observe la phase majoritaire β Ca3(PO )2 et les phases α Ca3(PO4)2 et Ca10(PO4)6(OH)2 By X-ray diffraction, the majority phase β Ca 3 (PO) 2 and the α phases Ca 3 (PO 4 ) 2 and Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 are observed.
Par RMN du 31P, on observe différentes raies attribuables à ces composés suivantsBy 31 P NMR, we observe different lines attributable to these following compounds
- δ = +0,3 ppm, δ = +1 ,5 ppm et δ = +4,8 ppm attribuables à β Ca3(PO4)2 - δ = +0.3 ppm, δ = +1, 5 ppm and δ = +4.8 ppm attributable to β Ca 3 (PO 4 ) 2
- δ = -0 3 ppm, δ = -0,1 ppm, δ = +0,6 ppm, δ = +0,9 ppm, δ = +1 ,1 ppm, δ = +1 ,3 ppm, à = +1 ,8 ppm, δ = +2,4 ppm, δ = +4,1 ppm attribuables à α Ca3(P04)2 - δ = -0 3 ppm, δ = -0.1 ppm, δ = +0.6 ppm, δ = +0.9 ppm, δ = +1, 1 ppm, δ = +1, 3 ppm, à = +1.8 ppm, δ = +2.4 ppm, δ = +4.1 ppm attributable to α Ca 3 (P0 4 ) 2
- b = +2,8 ppm attribuable a Ca10(PO4)6(OH)2 On observe une augmentation du rapport r [r = intensité du pic correspondant a- b = +2.8 ppm attributable to Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 An increase in the ratio r [r = intensity of the peak corresponding to a is observed
Ca10(PO4)6(OH)2 / (intensité du pic correspondant à α Ca3(PO4)2 + intensité du pic correspondant à βCa3(PO4)2)] après hydratation dans l'autoclave, indiquant la transformation de la composition minérale en hydroxyapatite De plus, cette transformation en hydroxyapatite est confirmée par RMN du 3 PCa 10 (PO4) 6 (OH) 2 / (intensity of the peak corresponding to α Ca 3 (PO 4 ) 2 + intensity of the peak corresponding to βCa 3 (PO 4 ) 2 )] after hydration in the autoclave, indicating the transformation of the mineral composition into hydroxyapatite In addition, this transformation into hydroxyapatite is confirmed by 3 P NMR
Exemple 5 : utilisation de la composition minérale de l'exemple 4 en tant que précurseur d'hydroxyapatite en matrice Portiand.Example 5: Use of the mineral composition of Example 4 as a hydroxyapatite precursor in the Portiand matrix.
On ajoute 5 g de composition minérale de l'exemple 4 a 10 g du liant Portiand tel que décrit à l'exemple 3 Après mélange des poudres par malaxage a la spatule pendant environ 3 min, on ajoute 4 g d'eau permutée correspondant à un rapport en poids eau/ciment de 0,4 Le mélange est malaxé pendant 3 min jusqu'à obtenir une pâte
Apres un séjour d'environ 15 mm à température ambiante, la pâte est introduite dans un autoclave chemisé teflon de diamètre environ 45 mm et de hauteur 90 -mm5 g of the mineral composition of Example 4 are added to 10 g of the Portiand binder as described in Example 3 After mixing the powders by kneading with a spatula for approximately 3 min, 4 g of deionized water corresponding to a water / cement weight ratio of 0.4 The mixture is kneaded for 3 min until a paste is obtained After a stay of about 15 mm at room temperature, the paste is introduced into a teflon-coated autoclave with a diameter of about 45 mm and a height of 90 mm.
(bombe de Parr) Puis, l'autoclave est introduit dans une étuve portée à 90°C Le maintien en température dure 3 semaines Puis, l'autoclave est refroidi à température ambiante(Parr spray) Then, the autoclave is introduced into an oven brought to 90 ° C. The temperature is maintained for 3 weeks Then, the autoclave is cooled to room temperature
On broie un fragment de l'objet obtenu La poudre issue du broyage est analysée par diffraction aux rayons X On observe la présence des phases suivantesA fragment of the object obtained is ground. The powder resulting from the grinding is analyzed by X-ray diffraction. The following phases are observed.
- les phases initialement présentes dans le clmker ou dans la composition minérale de l'exemple 4, à savoir Ca10(PO4)6(OH)2, Ca3Sι05, α Ca3(PO4)2et β Ca3(PO4)2, - des phases générées par l'hydratation du clmker ou de la composition minérale de l'exemple 4 Ca10(PO4)6(OH)2 et Ca(OH)2 the phases initially present in the clmker or in the mineral composition of Example 4, namely Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , Ca 3 Sι0 5 , α Ca 3 (PO 4 ) 2 and β Ca 3 (PO 4 ) 2 , - phases generated by the hydration of the clmker or of the mineral composition of Example 4 Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 and Ca (OH) 2
On observe une augmentation du rapport r [r = intensité du picThere is an increase in the ratio r [r = intensity of the peak
Caι0(PO4)6(OH)2/(ιntensιté du pic correspondant à αCa3(PO )2 + intensité du pic correspondant à βCa3(PO )2)] après hydratation dans l'autoclave, indiquant la transformation de la composition minérale en hydroxyapatite De plus, cette transformation de la composition minérale en hydroxyapatite est confirmée par RMN PCaι 0 (PO 4 ) 6 (OH) 2 / (intensity of the peak corresponding to αCa 3 (PO) 2 + intensity of the peak corresponding to βCa 3 (PO) 2 )] after hydration in the autoclave, indicating the transformation of the mineral composition into hydroxyapatite In addition, this transformation of the mineral composition into hydroxyapatite is confirmed by P NMR
Cet exemple illustre la formation in situ d'hydroxyapatite cristalliséeThis example illustrates the in situ formation of crystallized hydroxyapatite
Exemple 6 : utilisation de la composition minérale de l'exemple 4 en tant que précurseur d'hydroxyapatite en matrice Portiand et en présence de Si02.Example 6: Use of the mineral composition of Example 4 as a hydroxyapatite precursor in a Portiand matrix and in the presence of Si0 2 .
On ajoute 2 g de fumée de silice et 5 g de composition minérale obtenue selon le procède de l'exemple 4 (si ce n'est que la calcmation a eu heu a 1 100°C) à 10 g du liant Portiand tel que décrit à l'exemple 32 g of silica smoke and 5 g of mineral composition obtained according to the method of Example 4 (except that the temperature has set at 1100 ° C.) are added to 10 g of the Portiand binder as described in example 3
Apres mélange des poudres par malaxage à la spatule pendant environ 3 min, on ajoute 4 g d'eau permutée correspondant a un rapport eau/ciment en poids de 0,4 Le mélange est malaxe pendant 3 mm jusqu'à obtenir une pâte Apres un séjour d'environ 15 mm a température ambiante, la pâte est introduite dans un autoclave chemise teflon de diamètre environ 45 mm et de hauteur 90 mm (bombe de Parr) L'autoclave est introduit dans une étuve portée a 90°C On maintient la température durant 3 semaines puis on refroidit a température ambianteAfter mixing the powders by kneading with a spatula for about 3 min, 4 g of deionized water is added corresponding to a water / cement ratio by weight of 0.4 The mixture is kneaded for 3 mm until a paste is obtained. stay of about 15 mm at room temperature, the paste is introduced into a teflon shirt autoclave with a diameter of about 45 mm and a height of 90 mm (Parr bomb) The autoclave is introduced into an oven brought to 90 ° C. The temperature for 3 weeks then cooled to room temperature
On broie un fragment de l'objet obtenu La poudre issue du broyage est analysée par diffraction aux rayons X On observe la présence des phases suivantesA fragment of the object obtained is ground. The powder resulting from the grinding is analyzed by X-ray diffraction. The following phases are observed.
- les phases initialement présentes dans le clmker ou dans la composition minérale de départ, à savoir Ca3SιO5 et α et β Ca3(PO4)2,
- des phases générées par l'hydratation du clmker ou de la composition minérale de départ . Ca10(PO4)6(OH)2 et Ca(OH)2 the phases initially present in the clmker or in the starting mineral composition, namely Ca 3 SιO 5 and α and β Ca 3 (PO 4 ) 2 , - phases generated by the hydration of the clmker or the starting mineral composition. Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 and Ca (OH) 2
Ainsi, cet exemple illustre la formation m situ d'hydroxyapatite cristalliséeThus, this example illustrates the m situ formation of crystallized hydroxyapatite
Exemple 7 : composition minérale dans le système CaO-P205 Example 7: mineral composition in the CaO-P 2 0 5 system
Une solution A est préparée en dissolvant 166,3 g de Ca(NO3)2 dans un volume final de 400 ml d'eau permutée On dissout 89,2 g de (NH4)2HPO4 dans 250 ml d'eau, puis on ajoute 270 ml d'ammoniaque 2 M On obtient une solution BA solution A is prepared by dissolving 166.3 g of Ca (NO 3 ) 2 in a final volume of 400 ml of deionized water. 89.2 g of (NH 4 ) 2 HPO 4 are dissolved in 250 ml of water, then add 270 ml of 2 M ammonia solution B is obtained
On verse la solution B dans un bêcher de 2 litres et on la maintient sous agitation mécanique à 300 tr/min. On verse de manière instantanée la solution A dans la solution B Le mélange prend en masse On augmente progressivement la vitesse d'agitation jusqu'à 1500 tr/min pour homogénéiser On maintient l'agitation pendant 5 mm à 800 tr/min Le mélange est alors versé dans un grand cnstallisoir et mis à sécher à température ambiante pendant 2 jours On termine le séchage par maintien à 120°C une nuit dans une étuve La composition du mélange est (Ca -P) m0|Θ = (10,66)Solution B is poured into a 2 liter beaker and kept under mechanical stirring at 300 rpm. Solution A is poured instantly into solution B The mixture solidifies. The stirring speed is gradually increased up to 1500 rpm to homogenize. Stirring is continued for 5 mm at 800 rpm The mixture is then poured into a large cnstaller and allowed to dry at room temperature for 2 days. The drying is terminated by keeping it at 120 ° C. overnight in an oven. The composition of the mixture is (Ca -P) m0 | Θ = (10.66)
Le produit est calciné suivant le profil de température suivant montée à 300°C/h jusqu'à 1100°C, palier de 6 h à 1100°C et descente libre en température Le produit est ensuite broyé Sa granulométπe est d'environ 80 μmThe product is calcined according to the following temperature profile rising to 300 ° C / h up to 1100 ° C, leveling from 6 h to 1100 ° C and free drop in temperature The product is then ground Its particle size is approximately 80 μm
Par diffraction aux rayons X, on observe la phase majoritaire β Ca3(PO4)2 et les phases cristallisées minoritaires α Ca3(PO )2 et Ca10(PO4)6(OH)2 By X-ray diffraction, the majority phase β Ca 3 (PO 4 ) 2 and the crystallized minority phases α Ca 3 (PO) 2 and Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 are observed.
Exemple 8 : utilisation de la composition minérale de l'exemple 7 en tant que précurseur d'hydroxyapatite en matrice PortiandExample 8: Use of the mineral composition of Example 7 as a hydroxyapatite precursor in a Portiand matrix
On ajoute 5 g de la composition minérale de l'exemple 7 à 10 g de liant Portiand tel que défini à l'exemple 3 Après mélange des poudres par malaxage à la spatule pendant environ 3 min, on additionne 4 g d'eau permutée correspondant à un rapport en poids eau/ciment de 0,4 Le mélange est malaxé pendant 3 min jusqu'à obtenir une pâte5 g of the mineral composition of Example 7 are added to 10 g of Portiand binder as defined in Example 3 After mixing the powders by kneading with a spatula for approximately 3 min, 4 g of corresponding permuted water are added at a water / cement weight ratio of 0.4 The mixture is kneaded for 3 min until a paste is obtained
Après un séjour d'environ 15 mm a température ambiante, la pâte est introduite dans un autoclave chemisé teflon de diamètre environ 45 mm et de hauteur 90 mm (bombe de Parr) L'autoclave est introduit dans une étuve portée a 90°C On maintient la température durant 4 semaines, puis on refroidit à température ambiante
On broie un fragment de l'objet obtenu. La poudre issue du broyage est analysée par diffraction aux rayons X. On observe la présence des phases suivantes :After a stay of about 15 mm at room temperature, the paste is introduced into a teflon-coated autoclave with a diameter of about 45 mm and a height of 90 mm (Parr bomb). The autoclave is introduced into an oven brought to 90 ° C. On maintains the temperature for 4 weeks, then cools to room temperature A fragment of the object obtained is ground. The powder resulting from the grinding is analyzed by X-ray diffraction. The presence of the following phases is observed:
- les phases initialement présentes dans le clinker ou dans la composition minérale de l'exemple 7, à savoir : Ca3SiO5 et α et β Ca3(PO )2, - des phases générées par l'hydratation du clinker ou de la composition minérale de l'exemple 7: Ca10(PO4)6(OH)2 et Ca(OH)2.- the phases initially present in the clinker or in the mineral composition of Example 7, namely: Ca 3 SiO 5 and α and β Ca 3 (PO) 2 , - phases generated by the hydration of the clinker or of the mineral composition of Example 7: Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 and Ca (OH) 2 .
On observe une augmentation du rapport r [r = intensité du pic correspondant àAn increase in the ratio r [r = intensity of the peak corresponding to
Ca10(PO4)6(OH)2 / (intensité du pic correspondant à α Ca3(PO4)2 + intensité du pic correspondant à βCa3(PO4)2)] après hydratation dans l'autoclave, indiquant la transformation de la composition minérale en hydroxyapatite. De plus, cette transformation en hydroxyapatite est confirmée par RMN du 31P.Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 / (intensity of the peak corresponding to α Ca 3 (PO 4 ) 2 + intensity of the peak corresponding to βCa 3 (PO 4 ) 2 )] after hydration in the autoclave, indicating the transformation of the mineral hydroxyapatite composition. In addition, this transformation into hydroxyapatite is confirmed by 31 P NMR.
On broie au mortier des fragments d'objet et on disperse à sec la poudre obtenue sur une membrane de carbone à trous pour éviter toute modification chimique de l'échantillon. Par microscopie électronique à transmission (Microscope MET Philipps CM 30), on observe des cristaux à morphologie fibreuse. L'analyse chimique ponctuelle, couplée à la microscopie électronique à transmission, effectuée sur ces fibres, montre la présence de phosphore et de calcium.
Fragments of the object are ground in a mortar and the powder obtained is dry dispersed on a carbon membrane with holes to avoid any chemical modification of the sample. By transmission electron microscopy (MET Philipps CM 30 microscope), crystals with fibrous morphology are observed. The point chemical analysis, coupled with transmission electron microscopy, performed on these fibers, shows the presence of phosphorus and calcium.